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문제 정의
- 따라서 이 연구는 건설공사장에 설치되는 가설방음벽의 음향성능을 분석하고, 이를 통하여 실험실과 현장에서 상호 적용이 가능한 평가방법을 검토하며 향후 강화된 법규에 대응하기 위한 가설방음벽 성능향상을 위한 기초자료를 제공하고자 한다.
- 이 연구에서는 건설공사장 부지경계선에 설치되는 가설방음벽의 음향성능 현황을 분석하고 성능 향상을 위한 기초자료를 제공하고자 한다. 이 연구를 통해 도출된 결과는 다음과 같다.
제안 방법
- Fig. 15는 음원과 수음점의 위치를 나타낸 것으로 광대역의 백색잡음(white noise)을 음원으로 이용하였고 수음점의 위치는 기존 연구결과(8)와 도심지 건설공사장 주변 현황을 참조하여 가설방음벽의 삽입손실 유효범위인 30 m 이내에서 5 m 간격으로 선정하였다. 실제 도심지에서는 건설공사장 주변에 건물과 도로 등이 인접해 있으므로 가설방음벽으로부터 30 m 이상이 되는 측정지점은 의미가 없다.
- 가설방음벽 10개 구조를 대상으로 KS F 2805(2001)(4)에 따라 잔향실에서 흡음률을 측정한 후 평균 흡음률(NRC)로 분석하였다.
- 가설방음벽의 음향성능을 개선하기 위해 기존문헌을 참고하여(5) 현장 삽입손실에 영향을 미치는 주요설계 요소별로 차음성능 특성을 분석하였다.
- 국내 건설공사장에서 주로 사용되고 있는 금속과 플라스틱 소재의 가설방음벽 25개 구조를 대상으로 KS F 2808(2001)(2)에 따라 잔향실에서 차음성능을 측정한 후 KS F 2862(2002)(3)에 의한 단일수치 평가량(Rw)으로 분석하였다.
- 앞에서 검토한 바와 같이 가설방음벽의 차음성능에 가장 큰 영향을 미치는 요소는 후면판 두께이다. 그러나 두께 증가에는 한계가 있으므로 차음시트(sound insulating sheet, 비중 2.0)에 의한 차음성능 개선방안을 검토하였다. 이를 위해 아연도강판 1.
- 배경소음이 비교적 일정하게 유지될 수 있는 개활지에서 가설방음벽 설치 전후의 삽입손실을 측정하였다. 이 때 주변 소음에 의한 영향을 최소화하기 위해 배경소음레벨이 낮은 시간대를 이용하였고, 공사장 방음시설 설치기준(소음진동규제법 시행규칙) 및 KS A ISO 10847(2004)(6)의 동일한 위치에서 측정하는 직접법의 시험방법으로 측정을 수행하였다.
- 설계요소별 차음성능 분석을 통해 나타난 결과를 바탕으로 일반 방음벽 수준의 높은 차음성능을 확보한 개발 구조(C-type)와 기존 금속제(A-type) 및 플라스틱(B-type) 구조를 대상으로 실험실에서의 차음성능을 비교 평가하였다.
- 0)에 의한 차음성능 개선방안을 검토하였다. 이를 위해 아연도강판 1.0, 1.2 mm 두께의 후면판 안쪽에 2 mm 두께의 sheet를 부착한 후 차음성능을 측정하였다.
- 차음성능의 주요한 요인 중 하나인 방음벽 사이의 틈새에 따른 영향을 분석하기 위해 아연도강판 0.8, 1.0, 1.2 mm 두께의 후면판을 대상으로 연결부 틈새 마감 전후의 차음성능을 측정하였다.
- 이 때 주변 소음에 의한 영향을 최소화하기 위해 배경소음레벨이 낮은 시간대를 이용하였고, 공사장 방음시설 설치기준(소음진동규제법 시행규칙) 및 KS A ISO 10847(2004)(6)의 동일한 위치에서 측정하는 직접법의 시험방법으로 측정을 수행하였다. 측정은 주파수분석기(Pulse 9.0)를 이용하여 5분 동안 등가소음으로 실시하였다.
- 4 m 당 삽입손실이 1 dB 증가하는 것으로 알려져 있다(7). 하지만 이 연구에서는 공사장 방음시설 설치기준에서 규정하고 있는 건설공사장 가설방음벽의 최소높이인 3 m만을 기준으로 Fig. 14와 같이 A, B, C 3가지 구조의 가설방음벽을 동일한 폭과 높이로 번갈아가며 시공하면서 삽입손실을 측정하였다.
- 흡음재 유무 및 흡음재 종류에 따른 차음성능 개선효과를 검토하기 위해 아연도강판 1.0 mm 두께의 후면판과 0.6 mm 두께의 전면 타공판 사이에 2가지 종류(material A, material B)의 흡음재를 번갈아 삽입하면서 차음성능을 측정하였다. Material A는 20 mm 두께의 polyester(밀도 24k)이고 material B는 10 mm 두께의 고밀도 소재(극세사 흡음재)이다.
대상 데이터
- 6 mm 두께의 전면 타공판 사이에 2가지 종류(material A, material B)의 흡음재를 번갈아 삽입하면서 차음성능을 측정하였다. Material A는 20 mm 두께의 polyester(밀도 24k)이고 material B는 10 mm 두께의 고밀도 소재(극세사 흡음재)이다. Fig.
이론/모형
- 8 dB로 거의 유사하게 평가되지만 2000 Hz에서의 삽입손실 결과가 방음벽 종류에 따라 차이가 나고 있음을 확인할 수 있다. 따라서 이러한 요소를 개선하기 위하여 앞서 실험실 차음성능 평가에서 언급한 125~4000 Hz 평균하는 방법(average 평가방법)을 적용하고자 한다. 이러한 방법은 Fig.
- 배경소음이 비교적 일정하게 유지될 수 있는 개활지에서 가설방음벽 설치 전후의 삽입손실을 측정하였다. 이 때 주변 소음에 의한 영향을 최소화하기 위해 배경소음레벨이 낮은 시간대를 이용하였고, 공사장 방음시설 설치기준(소음진동규제법 시행규칙) 및 KS A ISO 10847(2004)(6)의 동일한 위치에서 측정하는 직접법의 시험방법으로 측정을 수행하였다. 측정은 주파수분석기(Pulse 9.
성능/효과
- (1) 국내 건설공사장에서 주로 사용되는 있는 금속과 플라스틱 소재 가설방음벽은 차음성능이 Rw 18~31 dB이고 금속재 가설방음벽이 플라스틱에 비해 5 dB 정도 높은 차음성능을 가지고 있다. 흡음성능은 평균흡음률(NRC) 0.
- (3) 가설방음벽 차음성능의 향상을 위하여 주요구성 부재인 후면판에 차음시트를 부착하는 경우에 차음성능(Rw)이 3 dB 정도 향상되지만, 내부 흡음재시공으로 인한 차음성능 개선효과는 크지 않다.
- (4) 가설방음벽 시공에 따른 실제 현장에서의 효과를 살펴보기 위해 삽입손실을 측정한 결과, 음원 및 수음점의 위치가 가설방음벽에 가깝게 위치할수록 삽입손실이 높게 나타나며, 차음성능이 높은 가설방음벽 구조일수록 삽입손실 역시 높게 나타나는 경향이 있다.
- Fig. 10은 차음시험 결과로서 방음판 연결부에 씰링제를 설치하여 틈새가 없도록 마감한 경우 상대적으로 전 주파수대역에서 차음성능이 향상되며 특히 4000 Hz 이상의 고주파수 대역에서 차음성능이 크게 개선되고 있음을 확인할 수 있다. 하지만 현장에서 가설방음벽을 시공할 때 연결부의 틈새를 충실히 마감하는 것은 공정상 쉽지 않은 것이 현실이다.
- Fig. 11은 차음시험 결과로서 차음시트 부착 전 단일수치 평가량으로 Rw 27, 28 dB에서 부착 후 Rw 30, 31 dB로 차음성능이 3 dB 개선되었음을 확인하였다. 특히 전 주파수대역에서 차음성능이 향상되어 500 Hz와 1000 Hz에서의 차음성능이 각각 26~28 dB, 31~32 dB로서 일반 방음벽 정도의 차음수준까지 향상되었음을 볼 수 있는데, 이는 차음시트 부착에 따른 mass 효과뿐만 아니라 damping 효과에도 기인하는 것으로 판단된다.
- 그림에서 차음성능의 편차가 큰 고주파수 대역보다는 500 Hz 대역이 단일수치 평가량의 결정에 보다 크게 영향을 미치고 있음을 볼 수 있다. Fig. 4는 500 Hz 대역에서의 차음성능과 단일수치 평가량과의 상관성을 분석한 결과로서 상관계수가 0.95로 나타나 단일수치 평가량에 대한 기여도가 매우 높음을 확인할 수 있다. 그러나 Table 1에 나타낸 바와 같이 단일수치 평가방법은 고주파수 대역으로 갈수록 상관성이 급격히 작아지므로 단일수치 평가량에서 고주파수 대역의 차음성능에 따른 변별력이 떨어질 수밖에 없다.
- 단일수치 평가는 500 Hz 영역이 등급을 결정짓는 주요 주파수로서 전주파수대역의 값을 보편적으로 반영하지 못하고 있다. 따라서 전 주파수 대역에 걸쳐 특성을 비교적 균등하게 나타내는 125~4000 Hz 대역의 차음성능을 평균하는 방법(average 평가방법)은 가설방음벽의 차음성능에 대한 변별력 측면에서 단일수치 평가방법보다 적합하고, 기존의 삽입손실 평가방법과 매우 높은 상관성을 가지고 있어 실험실과 현장에서 측정한 차음성능을 단일수치로 손쉽게 평가할 수 있을 것으로 판단된다.
- 시험 대상 가설방음벽에 사용되는 흡음재는 대부분 PE 발포재와 Polyester 20 mm로서 주파수 대역별 흡음률은 Fig. 5에 나타낸 바와 같이 방음벽 구조 및 내부 흡음재 종류에 따라 흡음성능(sound absorption coefficient, SAC)이 매우 다양하게 나타났다. Fig.
- 16은 음원의 위치에 따른 각 수음점에서의 삽입손실 측정결과로서, 음원의 위치가 가설방음벽에 근접할수록 방음벽의 종류에 관계없이 삽입손실이 높게 나타나고 있다. 실험실에서 차음성능이 상대적으로 낮은 플라스틱(B-type) 가설방음벽은 일부 수음점에서 현장 삽입손실 성능기준인 7 dB을 만족하지 못하는 것으로 나타났다. 건설공사장에 대한 소음기준이 5 dB 강화되면서 공사장 인근 지역에서의 소음저감이 더욱 중요하게 되었기 때문에 삽입 손실이 기존의 방음벽보다 향상된 구조인 C-type 등의 적용이 필요하다.
- 59의 값을 나타내고 있다. 이러한 4개 주파수 대역을 평균하는 NRC 평가방안은 흡음재 종류와 두께 등의 변수에 따라 특정주파수의 흡음성능을 변화시키기 쉬운 흡음특성을 반영하므로 가설방음벽 평가방안에서 적합한 것으로 사료된다.
- 이에 반해 125~4000 Hz 대역의 차음성능을 평균하는 방법(average 평가방법)은 기여도가 특정 주파수 대역에 집중되어 있지 않고 전 주파수 대역에 걸쳐 비교적 균등하게 분포되어 있으므로 가설방음벽의 차음성능에 대한 변별력 측면에서 단일수치 평가방법보다 적합할 것으로 사료된다. 또한 average 평가방법은 각 주파수대역의 차음성능을 단순히 산술 평균하는 방법이므로 실험실과 현장에서 측정한 차음성능을 단일수치로 손쉽게 평가할 수 있을 것으로 판단된다.
- B흡음재를 삽입한 후에는 1000 Hz 이상의 고주파수 대역으로 갈수록 차음성능이 급격히 높아졌으나 저주파수 대역에서 차음성능이 다소 저하됨에 따라 단일수치 평가량에는 변화가 없었다. 전체적인 주파수특성으로는 B흡음재가 A흡음재에 비해 차음성능 개선에 보다 효과적인 것으로 보이지만 단일수치 평가량으로는 반대로 나타났는데 이러한 경우는 앞에서 제시한 average 평가방법이 유효할 것으로 사료된다.
- 11은 차음시험 결과로서 차음시트 부착 전 단일수치 평가량으로 Rw 27, 28 dB에서 부착 후 Rw 30, 31 dB로 차음성능이 3 dB 개선되었음을 확인하였다. 특히 전 주파수대역에서 차음성능이 향상되어 500 Hz와 1000 Hz에서의 차음성능이 각각 26~28 dB, 31~32 dB로서 일반 방음벽 정도의 차음수준까지 향상되었음을 볼 수 있는데, 이는 차음시트 부착에 따른 mass 효과뿐만 아니라 damping 효과에도 기인하는 것으로 판단된다.
후속연구
- 이에 반해 125~4000 Hz 대역의 차음성능을 평균하는 방법(average 평가방법)은 기여도가 특정 주파수 대역에 집중되어 있지 않고 전 주파수 대역에 걸쳐 비교적 균등하게 분포되어 있으므로 가설방음벽의 차음성능에 대한 변별력 측면에서 단일수치 평가방법보다 적합할 것으로 사료된다. 또한 average 평가방법은 각 주파수대역의 차음성능을 단순히 산술 평균하는 방법이므로 실험실과 현장에서 측정한 차음성능을 단일수치로 손쉽게 평가할 수 있을 것으로 판단된다.
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